Fachverlag x-technik
search
 

Schließen


Sauberkeit zuverlässig und effizient erzielen

: fairXperts GmbH


Bauteilsauberkeit ist in der Fahrzeugindustrie ein Qualitätskriterium. Dabei steigen die Anforderungen mit jeder Fahrzeuggeneration – und das bei gleichzeitig wachsendem Kostendruck. Für die Automobilindustrie und ihre Zulieferer wird es daher immer wichtiger, Optimierungspotenziale im Bereich der Bauteilreinigung auszuschöpfen.

LPW-Foto1_red.gif
Modular aufgebaute Reinigungssysteme, die eine bedarfsgerechte Anpassung und Integration in Linienfertigungen ermöglichen, bieten Flexibilität. Teile von Dieseleinspritzsystemen gelangen von der Reinigungskammer in die Vakuumtrocknung. Bildquelle: LPW Reinigungssysteme

Modular aufgebaute Reinigungssysteme, die eine bedarfsgerechte Anpassung und...

Global geht es in der Fahrzeugindustrie darum, CO2-Emission und Verbrauch zu reduzieren sowie Sicherheit und Komfort zu erhöhen. Gefragt sind Downsizing-Aggregate, die bei hoher Leistung kraftstoffeffizient arbeiten und Komponenten, die extremen Belastungen Stand halten und sich durch enge Toleranzen auszeichnen. Dies lässt sich allerdings nur mit hochpräzisen Bauteilen erreichen. Verbunden damit ist eine höhere Sensibilität der Komponenten gegenüber Verunreinigungen. Selbst Partikel mit einer Größe von 500, 200 oder gar nur 100 µm können an der falschen Stelle Schäden und Feldausfälle verursachen. Daher geht die Automobilindustrie inzwischen dazu über, für bestimmte Teile in Funktionsbereichen wie etwa Powertrain, Lenkung und Bremsen Partikelgrößenverteilungen zu definieren, beispielsweise maximal 1.000 Partikel zwischen 100 und 200 µm, 500 Partikel zwischen 200 und 400 µm et cetera. Um die Vorgaben zu erfüllen und zu dokumentieren, sind zum Teil hohe Investitionen in Technik für die industrielle Teilereinigung erforderlich. So liegt Berechnungen zufolge der Aufwand für Reinigungstechnik, mit der sich die Vorgabe „kein Partikel größer 1.000 µm“ sicher einhalten lässt beim Zwei- bis Dreifachen dessen, was erforderlich ist für Systeme, bei denen die gereinigten Teile größere Partikel aufweisen.

Verunreinigung minimieren

Trotz oder vielleicht gerade wegen der teilweise erforderlichen, hohen Investitionen stellt sich die Frage, nach wirtschaftlichen Optimierungspotenzialen in der Bauteilreinigung. Ein Ansatz ist die Bauteilkonstruktion. Denn dabei werden die Geometrie des Werkstücks und die einzelnen Schritte des Herstellungsprozesses, beispielsweise Drehen, Fräsen und Montieren,
PERO_Reinraum_red.gif
Diese Anlage wurde so angepasst, dass die gereinigten Teile über eine gekapselte Rollenbahn direkt in einen Reinraum transportiert werden. Bildquelle: PERO

Diese Anlage wurde so angepasst, dass die gereinigten Teile über eine gekapselte...

sowie dessen Reinigbarkeit festgelegt. Wobei Letzteres meist keine Rolle spielt, was sich im späteren Produktionsprozess rächt: Die Bauteile weisen Ecken, Kanten oder Bohrungen auf, aus denen sich Partikel und Bearbeitungsrückstände nicht oder nur mit erhöhtem Aufwand entfernen lassen.

Durch den Abtrag von Material lassen sich bei spanenden Fertigungsschritten Verschmutzungen nie komplett vermeiden. Einfluss auf die Menge der auf den Werkstücken befindlichen Späne, Grate und Partikel hat die Qualität der Kühlschmierstoffe beziehungsweise Bearbeitungsflüssigkeiten. Eine entsprechende Aufbereitung/Filtrierung verhindert, dass bereits abgespülte Verschmutzungen wieder auf das Bauteil gelangen. Ein spezieller Spülschritt mit dem Werkzeug in der Bearbeitungsmaschine – eventuell sogar mit besser aufbereiteter Flüssigkeit aus einem separaten Tank – kann ebenfalls dazu beitragen, die Spanmenge zu verringern. Dies stellt auf den ersten Blick zwar einen Mehraufwand dar. Im weiteren Herstellungsprozess zahlt er sich jedoch durch kürzere Reinigungs- und/oder längere Badstandzeiten sowie eine höhere Bauteilqualität aus. Auch Rückstände, die nach der Bearbeitung durch eine physikalische Vorreinigung mittels Rütteln, Schütteln, Schleudern oder Saug-Blasen von der Bauteiloberfläche entfernt werden, belasten den Reiniger nicht.

Bei mehrstufigen Bearbeitungsprozessen in der umformenden und spanenden Fertigung verhindern Zwischenreinigungsschritte
Safechem_Kuehler.gif
Bei der Reinigung sicherheitsrelevanter Bauteile oder von Werkstücken, die wie Komponenten des Kühlersystems durch Löten und Schweißen miteinander verbunden werden, lassen sich mit Per wirtschaftlich optimale Reinigungsergebnisse erzielen. Bildquelle: SAFECHEM

Bei der Reinigung sicherheitsrelevanter Bauteile oder von Werkstücken, die...

die Schmutzanreicherung sowie die Vermischung und das Antrocknen von Medien auf den Werkstücken.

Optimal ausgelegte Reinigungsprozesse

Moderne Reinigungssysteme sind in der Lage, auch sehr hohe Anforderungen an die Bauteilsauberkeit zu erfüllen. Vorausgesetzt, der Reinigungsprozess wurde optimal auf die abzureinigende Verschmutzung, die Bauteilgeometrie, den Werkstoff und die zu erzielende Sauberkeitsspezifikation abgestimmt.

Der Grenzwert von „kleiner 1.000 µm“ für Bauteile im Motor- und Getriebebereich lässt sich nur mit einem teilespezifisch ausgelegten Reinigungsprozess einhalten. Stand der Technik ist dabei eine mehrstufige Vorgehensweise. So erfolgt meist eine physikalische Vorreinigung der Werkstücke durch die ein Teil des anhaftenden Bearbeitungsmediums entfernt wird. Zweiter Schritt ist das Tauch-Fluten: Unterhalb der Badoberfläche wird Wasser mit einem Druck von 10 bis 15 bar in die Behandlungskammer gespritzt. Der dabei entstehende „Whirlpooleffekt“ spült Späne und Schmutz aus Hohlräumen wie Gewinde-Sacklöchern. Dabei ermöglichen Düsensysteme, die gezielt auf Bauteilöffnungen gerichtet sind und Lanzen, die in Bohrungen einfahren, ein optimales Ergebnis innerhalb kurzer Zeit. Dies gilt auch für das anschließende Hochdruckreinigen beziehungsweise –entgraten. Nach dem Spülen schließt sich ein Trockenprozess an.

Zahlreiche Ausstattungsvarianten bei Motoren und Getrieben sowie immer
Metallform_Flex-WT_red.gif
Wesentlich für einen optimalen Batchprozess ist, dass die Teile im Behältnis von allen Seiten gut für Medium und Waschmechanik zugänglich sind und die gezielte Behandlung kritischer Bereiche möglich ist. Bildquelle: Metallform Wächter

Wesentlich für einen optimalen Batchprozess ist, dass die Teile im Behältnis...

kürzere Produktlebenszyklen erfordern auch bei der Einzelteilreinigung ein hohes Maß an Flexibilität. Diese wird durch in Fertigungslinien eingebundene, automatisierte Reinigungslösungen mit Robotern erzielt. Durch die Möglichkeit der einfachen Umprogrammierung bieten sie eine mit Bearbeitungszentren vergleichbare Flexibilität.

Sehr viele Fahrzeugteile werden in Batchprozessen als gesetzte Ware oder Schüttgut gereinigt. Für diese Reinigungsaufgaben stehen ebenfalls in eine Linienfertigung integrierbare Systeme als Ein- und Mehrkammeranlagen zur Verfügung. Ein modularer Aufbau mit unterschiedlichen Verknüpfungsmöglichkeiten gewährleistet dabei die Anpassung an spezifische Anforderungen sowie die bedarfsgerechte Erweiterbarkeit.

Großen Einfluss auf das Ergebnis und die Wirtschaftlichkeit dieses Reinigungsprozesses hat neben der eingesetzten Verfahrenstechnik und dem Medium das Behältnis. Dabei geht es in erster Linie um zwei Fragen: Sind die Teile im Behältnis von allen Seiten gut für das Medium und die Waschmechanik zugänglich? Lässt sich das Bauteil so im Behältnis positionieren, dass kritische Bereiche gezielt behandelt werden können? Ein weiterer Gesichtspunkt für einen effizienten Reinigungsprozess ist der Austrag der gelösten Verschmutzungen aus dem Reinigungsbad, damit sie sich nicht wieder auf den Bauteilen absetzen. Um einen kontinuierlichen Partikelaustrag zu gewährleisten, ist einerseits eine sanfte, aber permanente Badbewegung erforderlich, andererseits eine gut funktionierende und auf die Partikelgröße abgestimmte Filtration.

acp_CO2_selektiv.gif
Unter dem zunehmenden Kostendruck bei Herstellungsprozessen in der Zulieferbranche stellt die Funktionsflächenreinigung beispielsweise mit CO2-Schneestrahlverfahren einen Ansatz zur Einsparung von Kosten und Zeit dar. Bildquelle: acp

Unter dem zunehmenden Kostendruck bei Herstellungsprozessen in der Zulieferbranche...

Wässriges Medium oder Lösemittel

Reinigungsprozesse in der Automobilindustrie erfolgen meist nasschemisch mit wässrigen Medien oder Lösemitteln. Wässrige Medien, die als alkalische, neutrale und saure Reiniger zur Verfügung stehen, kommen bevorzugt zum Einsatz, wenn ein hohes Reinigungsaufkommen zu bewältigen ist und/oder Aufgaben in der Fein- und Feinstreinigung zu erfüllen sind. Ihre Reinigungswirkung basiert auf einem organischen beziehungsweise anorganischen Reinigergerüst (Builder) und Tensiden. Letztere können sich als grenzflächenaktive Stoffe zwischen Schmutz und Material „schieben“ und lösen sowohl unpolare Verschmutzungen wie Öle und Fette als auch polare Verunreinigungen (z. B. Emulsionen, Salze, Partikel) ab. Für ein gleich bleibend gutes Ergebnis sind eine permanente Überwachung und ein regelmäßiger Wechsel der Reinigungsbäder erforderlich.

Im Einsatz sind wässrige Medien auch zur Abreinigung der Bearbeitungsöle von Karosserieteilen vor der Zink-Phosphatierung. Um den Aufwand für die Badpflege, die häufig durch Ultrafiltration erfolgt, zu reduzieren, bietet die Industrie spezielle Entwicklungen. Sie ermöglichen durch den Einsatz demulgierender Tenside, dass sich das eingetragene Öl absetzt und dadurch einfacher aus den Reinigungsbädern ausgetragen werden kann. Für die neuen umweltverträglicheren Alternativen zur Zink-Phosphatierung stehen ebenfalls abgestimmte Reinigungsmedien zur Verfügung. Diese gewährleisten, dass nicht nur das auf den Bauteilen befindliche Öl, sondern auch Oxide zuverlässig entfernt werden.

Chlorkohlenwasserstoffe (CKW), die als klassische
Glaeser_Sauberkeitskontrolle_red.gif
Reinigung in der Automobilindustrie bedeutet häufig nicht nur die Erreichung definierter Sauberkeitsvorgaben, sondern auch Kontrolle und Dokumentation. Bildquelle: Gläser

Reinigung in der Automobilindustrie bedeutet häufig nicht nur die Erreichung...

Entfetter gelten, bieten – auch bei Bauteilen mit komplexer Geometrie – eine besonders effektive Metallentfettung und Trocknung. Eigentlich im Lösemittel unlösliche Partikel wie Späne werden mit dem Öl entfernt, da sie die Haftung zur Oberfläche verlieren. Bei der Reinigung von sicherheitsrelevanten Werkstücken wie sie beispielsweise in Airbags, Bremssystemen, Servolenkungen vorkommen, hat sich Perchlorethylen (Per) bewährt. Aufgrund seiner chemisch-physikalischen Eigenschaften ist es häufig auch das Lösemittel der Wahl, wenn es um die Reinigung von Teilen geht, die durch Löten und Schweißen, etwa Komponenten in Kühler- und Klimaanlagen sowie elektrische Steckkontakte, verbunden werden.

Nicht halogenierte Kohlenwasserstoffe (KW) verfügen über ein gutes Lösevermögen für tierische, pflanzliche sowie mineralische Fette und Öle sowie eine hohe Werkstoffverträglichkeit. Die Abreinigung polarer Verschmutzungen wie Salze aus Emulsionen ist mit unpolaren Kohlenwasserstoffen nicht möglich.

Funktionsflächenreinigung spart Zeit und Kosten

Die gezielte Reinigung bestimmter Bauteilbereiche wie beispielsweise Dicht-, Füge-, Kleb- und Laserschweißflächen kann aufgrund der zum Teil sehr unterschiedlichen Sauberkeitsanforderungen bei einem Werkstück Vorteile bieten. Denn in solchen Fällen ist die klassische wässrige oder Lösemittel-Reinigung, bei der das gesamte Bauteil den geforderten hohen Reinheitsgrad des Funktionsbereiches aufweist, häufig mit sehr hohem Aufwand verbunden. Unter dem zunehmenden Kostendruck bei Herstellungsprozessen in der Zulieferbranche ermöglicht die Funktionsflächenreinigung
beispielsweise mit CO2-Schneestrahl-, Laser- oder Plasmaverfahren einen Ansatz zur Einsparung von Kosten und Zeit. Ein weiterer Vorteil der fertigungsintegrierten Funktionsflächenreinigung besteht darin, dass die reine Oberfläche „just-in-time“ zur Verfügung gestellt werden kann, wodurch Maßnahmen für deren Reinhaltung nach der Reinigung und beim Transport entfallen.

Vorsicht – Rückverschmutzung

Sobald die Bauteile die Reinigungsanlage verlassen, besteht die Gefahr einer Rückkontamination. Um Partikelverschmutzungen aus der Umgebung zu vermeiden, kann es bei funktionskritischen Bauteilen erforderlich sein, Kontrolle, Verpackung und Lagerung in einem so genannten Sauberbereich durchzuführen und das Personal mit entsprechender Kleidung und Handschuhen auszustatten.

Transport und Lagerung funktionskritischer, gereinigter Bauteile erfolgt in der Automobilindustrie in entsprechende Verpackungen. Häufig sind dies so genannte VCI-Folien, die gleichzeitig noch einen Korrosionsschutz bieten. Teilespezifisch gefertigte Mehrweg-Tiefziehfolien kommen ebenfalls zum Einsatz, die ebenso wie die meist für Kleinteile verwendeten Kleinladungsträger (KLT) – sie werden zusätzlich mit Folie ausgeschlagen – regelmäßig gereinigt werden müssen.
Modular aufgebaute Reinigungssysteme, die eine bedarfsgerechte Anpassung und Integration in Linienfertigungen ermöglichen, bieten Flexibilität. Teile von Dieseleinspritzsystemen gelangen von der Reinigungskammer in die Vakuumtrocknung. Bildquelle: LPW Reinigungssysteme
Diese Anlage wurde so angepasst, dass die gereinigten Teile über eine gekapselte Rollenbahn direkt in einen Reinraum transportiert werden. Bildquelle: PERO
Bei der Reinigung sicherheitsrelevanter Bauteile oder von Werkstücken, die wie Komponenten des Kühlersystems durch Löten und Schweißen miteinander verbunden werden, lassen sich mit Per wirtschaftlich optimale Reinigungsergebnisse erzielen. Bildquelle: SAFECHEM
Wesentlich für einen optimalen Batchprozess ist, dass die Teile im Behältnis von allen Seiten gut für Medium und Waschmechanik zugänglich sind und die gezielte Behandlung kritischer Bereiche möglich ist. Bildquelle: Metallform Wächter
Unter dem zunehmenden Kostendruck bei Herstellungsprozessen in der Zulieferbranche stellt die Funktionsflächenreinigung beispielsweise mit CO2-Schneestrahlverfahren einen Ansatz zur Einsparung von Kosten und Zeit dar. Bildquelle: acp
Reinigung in der Automobilindustrie bedeutet häufig nicht nur die Erreichung definierter Sauberkeitsvorgaben, sondern auch Kontrolle und Dokumentation. Bildquelle: Gläser
In geschlossenen Verpackungen bauen VCI-Materialien, die aus Pulvern, Granulaten, Flüssigkeiten oder imprägnierten Folien, Schaumstoffen und Papieren bestehen, eine vor Korrosion schützende Gasphase auf. Bildquelle: Hermann Bantleon


Zum Firmenprofil >>


Bericht in folgender Kategorie:
Teilereinigung